Xenorhabdus와 Photorhabdus 속은 각각 곤충병원성 선충인 Steinernema와 Heterorhabditis에 공생하는 공생세 균이다. 감염성 선충의 유충은 공생세균을 표적 곤충의 혈강에 전달하고, 여기서 세균이 증식하여 숙주 선충의 발달을 돕는다. 이러한 선충과 세균 복합체의 성공적 공생관계는 세균의 이차대사산물을 통한 숙주의 면역억제 에 달려져 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 서로 다른 살충력을 보이는 6종의 Xenorhabdus를 확보하고 이러한 차이가 세균의 성장속도와 NRPS (Non ribosomal peptide synthease)에 의해 생성되는 세균의 이차대사산물 발현에 서 기원한다는 것을 확인하였다. 서로 다른 균주들은 콩명나방 (Tenebrio molitor)에 대한 살충력에 차이를 가지고 있었다. 이러한 세균들은 TSB 배지에서는 세균 성장 속도에 차이가 존재하지 않았지만 콩명나방 혈강 내에서는 세균의 성장 속도에 차이가 존재하는 것으로 나타났다. 또한 각 세균의 이차대사산물 추출물을 통한 곤충의 면역 억제 실험 결과 PLA2 활성 억제, 세포독성 능력들이 살충력과 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 이차대 사산물의 경우 많은 물질이NRPS (Non ribosomal peptide synthease)에 의해 생성되므로 각 세균 별 NRPS의 유전자 발현을 보았을 때 흥미롭게도 살충력이 더 높은 스트레인의 세균이 일부 NRPS 유전자의 발현이 더 높은 것으로 나타났다. NRPS에 의해 합성되는 물질을 포함한 세균의 이차대사산물의 차이를 서로 비교하기 위하여 이차대사 산물 추출액을 GC-MS/MS를 이용하여 분석하였다. 본 연구를 통해 곤충병원세균에 살충력의 기원이 NRPS를 통해 합성되는 이차대사산물에 있다는 것을 확인하였으며 이를 이용한 다양한 NRPS 유래 물질 연구는 신규 살충 물질 개발에 들어가는 비용과 시간을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

Previous studies have shown that proline mutations in the heptad repeat region stabilize the coronavirus spike (S) protein in a pre-fusion state. To understand the impact of proline substitutions on the fusogenicity of the S protein, we engineered the swine acute diarrhea syndrome coronavirus (SADS-CoV) S protein with two proline substitutions (S-PP) and examined its fusogenicity using dual-split-protein based cell-cell fusion assay. Unlike the wild-type S (S-WT), S-PP rarely formed syncytia. Additionally, protein expression of S-PP was impaired compared to S-WT, as previously reported. Our results indicate that pre-fusion stabilized S protein is unable to induce membrane fusion and provide a better understanding of SADS-CoV S and vaccine antigen design.

Salivary gland dysfunction is a common complication of diabetes. Decreased saliva production and changes in saliva composition may cause oral diseases. Reactive oxygen species (ROS) generation in the salivary glands results in the loss of acinar cells and decreased saliva secretion. Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) is the incretin hormone that regulates blood glucose level and can suppress ROS production and inflammation through its antioxidant effects. Dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) is an enzyme that breaks down GLP-1. In this study, we evaluated the pathological role of DPP-4 and GLP-1 on salivary gland dysfunction in type 2 diabetic db/db mice. We observed reduced salivary secretion and histopathological alteration of salivary glands in the db/db mice. The increased DPP-4 and decreased GLP-1 levels in the salivary glands were also detected in the db/db mice. Furthermore, the db/db mice had increased apoptosis and oxidative injury in salivary glands. There was an accumulation of advanced glycation end products and mucus in the salivary glands of the db/db mice. In conclusion, these results showed the possible involvement of DPP-4 and GLP-1, leading to increased ROS-induced apoptosis in diabetes-related salivary gland dysfunction. DPP-4 and GLP-1 may be a pharmacological target for patients with diabetes-related salivary gland dysfunction.

This study investigates the influence of the type of lipid phase (corn oil [CO], palm oil [PO], MCT oil [MO], lemon oil [LO]) on the physical characteristics and bioactive peptide (BP) encapsulation in food-grade water-in-oil-in-water (W/O/W) double emulsions. The stabilities of the double emulsions were analyzed for droplet size characteristics, viscosity, dynamic rheological properties, encapsulation efficiency (EE), and release rate of BP (at different temperatures: 4, 25, 37, and 60oC) for 28 days. The encapsulated BP acts as an active substance in the osmotic balance and destabilization of the double emulsion system. For the effect of the oil phase, double emulsions prepared with PO showed the best droplet stability without phase separation (D50 < 1 m) and high BP retention (EE > 60%). In the release rate at high temperatures (60oC), the BP released from double emulsions was in the order of MO > CO > LO > PO over time. In contrast, the BP release from double emulsions at low temperatures (< 37oC) had no difference depending on the oil type. Therefore, the information obtained from this work is useful for preparing stable, functional food or cosmetic products from double emulsions using a BP.

Two bacterial genera, Xenorhabdus and Photorhabdus, are mutually symbiotic to the entomopathogenic nematodes, Steinernema and Heterorhabditis, respectively. Success parasitism of the nematode-bacterial complex depends on the host immunosuppression by the bacteria via their secondary metabolites. Lrp (Leucine-responsive regulatory protein) is a global transcriptional factor of the bacteria and play a crucial role in the parasitism. However, its regulatory targets to suppress the insect immunity were not clearly determined. This study investigated the regulatory target genes and subsequent secondary metabolites by Lrp in Xenorhabdus hominickii. Lrp expression occurred at the early infection stage in a target insect, Spodoptera exigua. Among eight non-ribosomal peptide synthetase (NRPS1-NRPS8) genes, six gene (NRPS3-NRPS8) expressions were positively correlated with Lrp expression in the infected larvae of S. exigua. Exchange of the Lrp promoter with an inducible promoter altered the production of the secondary metabolites along with alteration of the NRPS expression levels. The immunosuppressive activities of X. hominickii depended on the Lrp expression level. The metabolites produced by Lrp expression possessed the eicosanoid-biosynthesis inhibitors and hemolytic factors. A cyclic dipeptide (= cPF) was produced under Lrp control and identified to inhibit phospholipase A2 activity of S. exigua in a competitive inhibitory manner. These results suggest that Lrp is a global transcriptional factor of X. hominickii and plays crucial role in insect immunosuppression by modulating NRPS expressions.

Collagen peptides have garnered significant attention as functional foods across multiple fields due to their capacity to regulate physiological and hormonal processes, offering numerous advantages. However, despite their broad range of applications, comprehensive research on the potential toxicity of these substances remains lacking. Therefore, this study sought to assess the acute oral toxicity of a collagen peptide derived from skate (Raja kenojei) skin (CPSS) in both rats and dogs. In the rat model, CPSS was orally administered at doses of 300 and 2,000 mg/kg to Sprague-Dawley rats. An escalating single-dose oral toxicity assessment at doses of 500, 1,000, and 2,000 mg/kg was carried out in beagle dogs with 3-day intervals between doses. Throughout the 14-day post-administration assessment period, clinical signs, mortality rates, changes in body weight, and necropsy observations were closely monitored. After oral administration, no signs of toxicity associated with CPSS were observed in either rats or dogs. Therefore, the oral LD50 (approximate lethal dose for 50% mortality) for CPSS in rats was determined to exceed 5,000 mg/kg, and the maximum tolerated dose for dogs was estimated to be above 2,000 mg/kg. Consequently, this study offers safety data on the use of CPSS in functional foods and medicinal applications.

본 연구는 우리나라 해안에서 널리 서식 중인 해양 자원 중 하나인 전복(Haliotis discus hannai) 의 차세대염기서열분석 데이터 기반으로 선별한 신규 펩타이드의 항암 활성을 평가한 연구이 다. 펩타이드의 항암 활성은 교모세포종 세포주인 SNU-489에서 농도 의존적으로 처리 시간에 비례하여 증가하였으며, 200 μM로 48시간 처리하였을 때 암 세포 사멸율이 67%로 가장 높게 나타났다. 반면 정상 세포인 HaCaT에서 가장 높은 세포 사멸율은 18%로 농도 의존적이었으나 처리 시간과는 무관하였다. 또한 신규 펩타이드의 항암 메커니즘 과정을 밝히기 위해 세포자 멸괴사(Necroptosis) 관련 유전자의 발현 변화를 qRT-PCR 방법을 통해 검증하였다. RIPK3는 신 규 펩타이드 처리군에서 200 μM 처리 시 9배 이상 발현 증가, MLKL는 100 μM 처리군에서 대조군 대비 2배 이상 유의미하게 발현이 증가되었다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, 전복 유래 신규 펩타이드는 암 세포 특이적으로 세포 독성을 가지며, 세포자멸괴사 메커니즘을 통해 암 세포 사멸을 일으키는 것으로 추측되므로 신규 펩타이드가 추후 교모세포종 치료제의 후보 물질로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

인슐린(insulin)과 insulin-like growth factor-1 (IGF-1)은 척추동물에서 대사, 생장, 수명 등의 여러 생리대사를 조절하는 중요한 호르몬 이다. 곤충에서도 IGF-1과 구조적으로 유사한 insulin-like peptide (ILP)들이 존재하며 이들이 곤충 생리 조절에 중요하게 관여함이 밝혀졌다. 이번 총설에서 곤충 ILP 및 초파리(Drosophila melanogaster) 유전체 분석을 통해 척추동물에 존재하는 인슐린 및 IGF-1 수용체 신호전달계와 유 사하다고 확인된 ILP 수용체 신호전달계에 대해 설명하고자 한다. 추가적으로, 곤충 체내의 영양 상태에 따라 조절되는 뇌에서의 ILP의 합성과 분비, ILP에 의한 대사의 생리적 조절에 대해 논한다. 또한 ILP가 생장, 발달, 생식, 휴면에 기여하는 바도 논의하고, 마지막으로 ILP 수용체 신 호전달계 제어를 통한 해충 방제에의 이용 가능성에 대해 제안하고자 한다.

We investigated the effect of a synthetic complement peptide C3a on the outcome of Brucella abortus 544 infection in a murine macrophage cell line RAW264.7 cell. First, we determined the highest non-cytotoxic concentration of the peptide in the cell line. We also found that the peptide significantly increased the growth of the bacteria at 8 and 24 h. Although the number of bacterial CFU was also elevated at 48 and 72 h, the increases were not significant as compared to controls. We further investigated the effect of C3a peptide on the growth of Brucella by pre-incubating the peptide at various temperatures and found that the effect was reversed at 24 h post-incubation suggesting that incubation of peptide at high temperatures including 65°C or 95°C could inactivate its action. This also could indicate the beneficial effect of high temperature during infection. Although several studies reported the inhibitory effect of different antimicrobial peptides including C3a, the present study preliminarily revealed that it had no positive contribution on the control of B. abortus 544 infection in vitro and indirectly to its receptor, CD88, which belongs to GPCR. Moreover, the encouraged further exploration of the effect of other similar peptides would be performed for the purpose of finding Brucella-host cell interaction for the control of disease progression.

본 연구에서는 인체에 보다 안전한 천연 화장품보존제 발굴을 목표로 하여 인간유래 항균펩타 이드 LL-37의 짧은 유사체인 FK-13을 화장품보존제로 사용하고자 연구를 진행하였다. 이를 위해 13개의 아미노산으로 구성된 FK-13 펩타이드를 고상 펩타이드 합성법로 합성하였고 reversed phase-high performance liquid chromatography (RP-HPLC)로 정제 후 liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS)를 이용하여 순도와 분자량을 확인하였다. 합성된 FK-13을 이용하여 미생물에 대한 방부력을 검 정하였고 화장품에 적용 가능성을 살펴보았다. FK-13은 3개의 그람-양성균 (Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Staphylococcus epidermidis)과 3개의 그람-음성균 (Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa), 그리고 진균인 Candida glabrata 에서도 높은 항균 활성을 보였 으며 넓은 항균활성 스펙트럼을 나타내었다. 이를 바탕으로 화장품보존제로서의 적합성을 확인하였다. 또 한 FK-13은 고온에서 분자의 열안정성을 보였으며 기존의 천연 한방화장품 방부제 및 화학보존제들과의 항균활성 비교 실험에서도 보다 월등한 항균활성 효능을 나타내었다. 따라서 FK-13 펩타이드는 인체 친화 적이고 효과적인 항균활성을 나타내므로, 기존 화학보존제를 대체할 새로운 천연 화장품보존제로 적용이 가능할 것으로 판단된다.

신경내분비종양은 소마토스타틴 수용체의 발현이 증가되어 있다. 소마토스타틴 수용체를 표적으로 하는 소마토스타틴 유사체 옥트레오티드는 오랫동안 신경내분비종양의 기능을 억제하는 치료제로 사용되어 왔다. 옥트레오티드에 핵의학 영상용 방사성동위원소 In-111을 표지하여 환자에 주사한 후 감마카메라로 전신을 촬영하는 기능적 핵의학 영상 또한 오래전부터 사용되었다. 최근에는 옥트레오티드 유사체에 양전자단층촬영(positron emission tomography, PET)용 방사성동위원소를 표지하여 PET/CT를 촬영하게 되었는데 기존 In-111 옥트레오스캔보다 더 선명한 영상을 얻을 수 있다. 나아가 옥트레오티드 유사체에 치료용 방사성핵종을 표지하여 주사하면 신경내분비종양의 전이된 병소를 찾아가서 방사선 치료를 하는 일명 방사선 미사일 치료가 개발되었다. 이는 펩타이드 수용체를 표적으로 하는 핵의학 치료의 일종으로 펩타이드 수용체 방사성핵종 치료(peptide receptor radionuclide therapy, PRRT)라고 한다. 같은 소마토스타틴 수용체 표적 펩타이드를 이용하여 치료 전 기능 영상을 얻어서 PRRT의 대상 환자를 선별할 수 있어 환자 개인맞춤 정밀치료가 가능하다. 또한 Lu-177과 같은 영상용 감마선과 치료용 베타선을 동시에 방출하는 방사성동위원소를 표지하면 치료와 동시에 감마카메라 영상을 얻을 수 있어 주사한 표적치료제의 분포를 매 치료마다 평가할 수 있어 진단과 치료의 합성어인 테라노스틱스가 가능하다.

다랑어로부터 추출한 histidine 함유 저분자 peptide의 항산화능을 평가한 결과, histidine, 1-methylhistidine, carnosine과 anserine을 포함한 histidine 관련 화합물과 다랑어에서 추출한 histidine 함유 저분자 peptide는 DPPH 라디칼 소거능력을 지녔고, 농도가 증가함에 따라 효과 또한 증가하였다. 다랑어 추출물은 2차 이온교환 처리물이 carnosine 과 anserine의 dipeptide와 유사한 결과를 나타냈으며, 가열처리와 한외여과를 병행한 경우와 이온교환과 한외여과 처리를 한 동결물의 경우 ascorbic acid와 유사한 라디칼 소거능을 나타냈다. Histidine 함유 dipeptide 중에서 anserine이 가장 높은 환원력을 나타내었으며, carnosine은 두 번째로 강한 환원력을 나타내었다. Dipeptide와 비교하 여 황다랑어, 눈다랑어 추출물이 높은 환원력을 나타내었으며, 농도가 증가할수록 환원력이 증가하였다. 다랑어 추출물 원육에서의 SOD 유사활성은 약했으나, 가열처리와 한외여과를 병행하였을 때, 황다랑어 눈다랑어 추출물이 농도별로 4.0-19.4%, 5.7-20.6%로 나타났으며, 이온교환과 한외여과를 병행하였을 때, 8.3-27.9%, 5.4-25.0%, 2차 이온교환 처리를 하였을 때, 8.2-29.5%, 8.6-32.1%로 활성이 증가하였다. Linoleic acid를 기질로 하여 저장기간에 따른 자동산화의 중간생성물인 과산화물의 변화를 측정한 결과 CM-cellulose의 처리 동결건조물은 ascorbic와 유사하게 지질산화능이 높은 것으로 나타났다. 인체 내의 pH 변화를 고려하여 pH 1.2, pH 3.0, pH 4.2로 조절하여 아질산염의 소거능을 살펴보았을 때, 황다랑어 추출물의 경우 25.14%, 15.09%, 13.71%, 눈다랑어 추출물은 27.44%, 18,28% 18.09%로 pH 1.2, pH 3.0에서 carnosine과 anserine보다 낮지만 pH 4.2에서 histidine 보다 높은 소거능을 보였다.

최근 가축에서 유래된 메티실린에 내성이 있는 황색포 도상구균과 감수성을 보이는 황색포도상구균(LA-MRSA/LAMSSA) 에 의한 사람의 감염증이 증가하는 추세이다. 이러한 LA-MRSA 및 LA-MSSA균주는 가축을 비롯한 축산업에 종사하는 사람들에게 전파가 이루어질 수 있다. 본 연구에서는 원유, 육우, 축산 종사자에서 분리된 20개의 MRSA 및 MSSA 균주를 이용하여 생물막 형성, 항균 펩타이드에 대한 저항성 및 과산화수소 저항성과 같은 황색포도상구균의 주요 병원성 인자를 평가하였다. 생물막 형성 실험에서는 MRSA와 MSSA간의 차이는 없었으며, 동물 유래 분리주와 사람 유래 분리주들 간의 비교에서도 차이가 없음이 확인 되었다. BMAP-28에 대한 감수성 시험 결과 MRSA-MSSA 또는 동물 분리-사람 분리 간의 차이가 없음을 확인하였다 . 생물막 형성과 BMAP-28 감수성과는 달리, 원유에서 분리된 MRSA 균주들의 H2O2에 대한 내성 증가가 확인 되었다 . 본 연구를 통하여 가축 및 축산업 종사자에서 분리된 LAMRSA와 LA-MSSA 균주의 주요 병원성 인자를 확인하였으며, 숙주 및 환경에서의 생존과 전파 가능성을 이해하는 데 기초 자료로 활용 될 수 있을 것이다.

항생제의 오남용은 세균의 항생제 내성을 증가시켜 세균감염에 의한 질병 치료에 어려움을 초래한다. 본 연구에서는 동애등애유충으로부터 분리된 펩타이드의 신장에서의 폐렴간균 감염 억제 효능을 관찰하였다. 마우스는 비강을 통해 폐렴간균을 감염시키고 1일 후 펩타이드를 마우스에 근육 주사로 투여하였다. 10일 후 마우스를 희생하여 신장에서 세균 감염증을 조사하였다. 대조군에 비해 펩티드를 투여한 마우스의 신장에서 세균 감염증상, 몸무게의 감소가 유의하게 억제되었고 생존률이 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 동애등애로부터 분리된 펩타이드가 폐렴 간균의 신장에서의 감염증상을 억제할 수 있음을 보여준다. 따라서 동애등애로부터 분리된 펩타이드는 효과적인 항생제 개발에서 가능성 높은 후보물질이 될 수 있을 것이다.

본 연구에서는 초임계 공정에 의해 복령피를 추출하였고, 에탄올 복령피 추출물과 비교하여 항염, 미백, 항산화효과를 측정하였다. 또한 선정된 추출물의 제형과 약물전달 펩티드를 활용하여 효율적인 경피투과 방법을 제시하였다. 복령피의 항암, 항염성분으로 알려진 Pachymic acid를 지표성분으로 HPLC 분석 결과 에탄올 복령피 추출물 보다 초임계 복령피 추출물이 2배 이상 높게 추출되는 것으로 나타났다. 복령피의 항산화효과를 확인하기 위하여 DPPH 소거능과 ABTS 소거능은 복령피 에탄올 추출 물이 초임계 복령피 추출물보다 더 낮은 농도에서 IC50을 나타내었다. 하지만 RAW 264.7 세포 내 NO(Nitric oxide) 생성량을 측정한 결과에서는, 에탄올 복령피 추출물보다 초임계 복령피 추출물이 동일 농도에서 더 낮은 NO 생성량을 나타냈다. 또한 B16 melanoma 세포에 복령피 추출물을 20 ㎍/mL 농도를 72시간 처리 후 세포 내외 멜라닌 합성을 확인한 결과에서는, 에탄올 복령피 추출물과 초임계 복령피 추출물 모두 효과가 있었으며 초임계 추출물이 더 낮은 멜라닌 함량을 보였다. NO 생성량 실험에서 활용된 RAW 264.7 세포에서는 800 μg/mL농도에서도 독성이 나타나지 않았다. 하지만 B16 melanoma 세포에서는 50 μg/mL에서도 에탄올 추출물과 초임계 추출물 모두 60 % 미만의 생존율을 나타냈다. 초임계 복령피 추출물을 대상으로 리포좀 제형과 약물전달 펩티드를 활용하여 Franz diffusion cell 실험 결과에서는, 리포좀 제형과 약물 전달 펩티드가 초임계 복령피 추출물을 경피 투과를 증진시켜 주는 것으로 나타났다. 초임계 복령피 추출물이 다양한 효능의 화장품 소재로서 개발될 가능성이 있다고 판단된다.

세포투과 펩티드를 함유한 고분자 미셀 및 리포좀을 이용한 배나무 잎 추출물의 피부 흡수 증진 및 화장품 성분으로의 응용가능성에 대해 알아보기 위해 항산화, 항균 실험 및 제형별 피부 침투 실험을 진행하였다. 총 polyphenol 함량은 배나무 잎 에탄올 추출물에서 118.83 ± 9.39 mg/g, 배나무 잎 열수 추출물에서 106.89 ± 4.45 mg/g로 확인되었다. DPPH radical 소거능 측정 결과, 500 mg/L 의 농도에서 배나무 잎 에탄올 추출물이 74.39 ± 7.48%의 가장 높은 라디칼 소거능을 나타냈다. SOD 유사 활성능은 1,000 mg/L의 농도에서 열수 추출물이 91.62 ± 0.43%로 가장 높은 효능을 나타내었다. 이 후 실험으로부터 항산화, 주름 개선, 미백 활성이 확인되어 배나무 잎 추출물이 항산화 및 항균 소재로서의 실현가능성이 높다고 판단했다. 배나무 잎 에탄올 추출물을 함유한 고분자 미셀 피부침투 실험에서는 24시간 동안의 실험 결과, 총 축적된 tannic acid의 투과량은 Formulation 2(55.45 μ g/cm²), Formulation 1(46.43 μg/cm²), Formulation 0(34.36 μg/cm²)의 순서로 확인되었다. 배나 무 잎 열수 추출물을 함유한 리포좀 피부침투 실험에서는 24시간 동안의 실험 결과, 총 축적된 tannic acid의 투과량이 Formulation 5(75.01 μg/cm²), Formulation 4(64.01 μg/cm²), Formulation 3(36.60 μg/cm²)의 순서로 확인되었다. 이 연구를 통해 배나무 잎 추출물이 가지고 있는 항산화, 주름개선의 효능에 대한 가능성을 확인하였고 고분자 미셀 및 리포좀을 이용한 배나무 잎 추출물의 피부 침투 결과를 통해 향후 화장품 산업에 긍정적으로 이용될 것이라고 사료된다.

홍어 껍질 유래 콜라겐 펩타이드를 한외여과막을 이용하여 분자량의 크기를 1,000 Da 이하와 1,000 Da 이상으로 분리하고 그 효과를 비교하고자 하였다. 각각의 시료를 비만 유발 실험동물인 db/db mice에 체중당 200 mg의 콜라겐 펩타이드를 8주간 투여하였다. 본 연구의 결과는 콜라겐 펩타이드를 투여한 군에서 비만대조군에 비해 체중 증가량의 감소, 혈액 및 간조직의 활성산소 농도의 감소, 간조직의 산화적 스트레스가 완화된 것으로 나타났다. 또한 콜라겐 투여군에서 염증반응과 관련된 간조직의 핵전사인자(NF-κB) 및 효소(COX2, iNOS), 염증성 사이토카인(IL-6)발현이 비만대조군에 비해 유의적으로 감소하였다. 분자량의 크기에 따라 약간의 차이가 나타났지만, 전반적으로는 유의적이지 않았다. 따라서 홍어 콜라겐 펩타이드의 비만에 의해 유발된 염증반응이 억제되었는데, 이는 콜라겐의 산화적 스트레스 완화작용에 기인한 것으로 사료된다.